项目一 液位控制系统 模块二 模拟锅炉液位控制系统调试 湖州职业技术学院机电工程分院
1 模 块 二 模拟锅炉液位控制系统调试 湖州职业技术学院机电工程分院 项目一 液位控制系统
、控制系统品质指标和调试方法 1、闭环控制系统的过渡过程 一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状 态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。 A:AA (b)发散摄荡 (©)等幅报雾 a)阶跃扰边作用 (d山度减报荡 (e)单调过程
2 一、控制系统品质指标和调试方法 1、闭环控制系统的过渡过程 一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状 态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程
2、过渡过程的质量指标 ①衰减比B/B, 0 ②余差C ③最大偏差A ④过渡过程时间Ts Ts ⑤振荡周期T 一个控制系统的品质指标
3 2、过渡过程的质量指标 被控变量 B 1 B 2 C A T TS t 0 一个控制系统的品质指标 ① 衰减比 B1／B2 ② 余差C ③ 最大偏差Ａ ④ 过渡过程时间TS ⑤ 振荡周期Ｔ
3、控制器参数的工程整定 (1)目的一 使控制器获得最佳参数， 即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。 整定参数 常用方法 比例度 积分时间 微分时间？ 临界比例度法 衰减曲线法 经验试凑法
4 3、控制器参数的工程整定 （1）目的 —— 使控制器获得最佳参数， 即过渡过程要有较好的稳定性与快速性。 整定参数 比 例 度 δ 积 分 时 间TI 微 分 时 间TD 常用方法 临 界 比 例 度 法 衰 减 曲 线 法 经 验 试 凑 法
3、控制器参数的工程整定 (2)一临界比例度法是在纯比例运行下通过试验， 得到临界比例度5k和临界周期T,然后根据经验总结出 来的关系，求出调节器各参数值。 调节参数 调节规律 比例度6% 积分时间I 微分时间， 28K PI 2.2ix 0.85Tx PID 1.76x 0.5Tx 0.125Tx
5 3、控制器参数的工程整定 （2）——临界比例度法是在纯比例运行下通过试验， 得到临界比例度δk 和临界周期TI，然后根据经验总结出 来的关系，求出调节器各参数值。 调节规律 调节参数 比例度δ/% 积分时间TI 微分时间TD P 2δK PI 2.2δK 0.85TK PID 1.7δK 0.5TK 0.125TK
(3) 整定方法： (a)取Tr=∞，Tp=0,系统按纯比 例投入运行，稳定后，直至系统出现等 幅振荡为止（见右图)，记下此时比例 度6x和振荡周期1Tx。 (b)根据6x和Tr,按表中所列的经 验算式，分别求出控制器最佳参数值。 (c)将比例度放到计算值略大一些的 刻度上，然后T由大而小将积分作用加入； T由小而大将微分作用加入。 (d)将比例度调到计算值上，适当调整， 临界振荡过程 使过渡过程达到指标要求
6 （3）—— 整定方法： (a)取TI = ∞，TD =0，系统按纯比 例投入运行，稳定后，直至系统出现等 幅振荡为止（见右图），记下此时比例 度δK 和振荡周期T K 。 (b)根据δK 和T K ，按表中所列的经 验算式，分别求出控制器最佳参数值。 (c)将比例度放到计算值略大一些的 刻度上，然后TI 由大而小将积分作用加入； T D由小而大将微分作用加入。 (d)将比例度调到计算值上，适当调整， 使过渡过程达到指标要求。 f 0 t y y (0) TK t 临界振荡过程
二、动手实践一液位定值控制系统调试 1、准备工作 (1)按图1要求，完成系统的接线。 (2)接通总电源和相关仪表的电源。 (3)打开阀F1-1、F1-2、F1-6和F1-9， 且把F1-9控制在适当的开度。 2、系统调试 按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。 3、系统投运 （1)手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。 （2)启动计算机，运行MCGS组态软件软件，并进行下列实验： a)加阶跃扰动（将给定量增加5%~15%），观察并记录系统的输出响应曲线。 b)系统稳态后，适量改变阀F1-6,观察液位的变化过程。 ©)适量改变PI的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。 >
7 二、动手实践—液位定值控制系统调试 1、准备工作 （1）按图1 要求，完成系统的接线。 （2）接通总电源和相关仪表的电源。 （3）打开阀F1-1、F1-2、F1-6 和F1-9， 且把F1-9 控制在适当的开度。 2、系统调试 按临界比例度法整定方法和步骤整定参数。 3、系统投运 （1）手动操作调节器的输出，水满且基本稳定不变时，把调节器切换为自动。 （2）启动计算机，运行MCGS 组态软件软件，并进行下列实验： a）加阶跃扰动（将给定量增加5%～15%），观察并记录系统的输出响应曲线。 b)系统稳态后，适量改变阀F1-6 ，观察液位的变化过程。 c) 适量改变PI 的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线
三、理认提高一误差性能指标 1、典型最佳控制系统的标准： 在阶跃的干扰作用下，保证调节过程波动的衰减率中=0.75 (衰减率中是指0=B,-B2×1O0%）或更高的前提下，使过程 B. 的最大动态偏差、静态偏差和调节时间最小，也称“稳、准、快”。 2、误差定义： AE(r) 误差绝对值积分指标IAE IAE- s(t)dt=min 误差绝对值对时间的积分
8 三、理认提高——误差性能指标 在阶跃的干扰作用下，保证调节过程波动的衰减率ψ=0.75 （衰减率ψ是指 ）或更高的前提下，使过程 的最大 1、典型最佳控制系统的标准： 100% 1 1 2 − = B B B 动态偏差、静态偏差和调节时间最小，也称“稳、准、快” 。 2、误差定义： 误差绝对值积分指标 IAE ( ) min 0 = = IAE t dt 误差绝对值对时间的积分
、 理认提高 误差性能指标 3、其它误差指标： 误差性能指标 名 称 表达式 备注 平方误差积分指标(ISE I58-dt 积分下限是过渡过程开始 时间乘平方误差积分指标ITSE) ISE-()d 的时间，积分上限∞可以由 选择足够大的时间。来代 绝对误差积分指标1AE) IAE-le)dt 替，当t》时，(0足够小， 可以忽略。 时间乘绝对误差积分指标(ITAE) ITAB= e0a训
9 3、其它误差指标： 三、理认提高——误差性能指标
四、小结，学生课后自学布置 1、小结 通过本次课学习，在能力应达到： 1)）能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。 2)能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。 3)能用临界比例度法整定系统参数。 4)能按正确步骤投运系统。 2、作业布置 1)临界比例度法参数整定调试方法。 2)列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能 指标。 3)比例度δ和积分时间T对系统的性能产生什么影响？ 10
10 四、小结，学生课后自学布置 1、小结 通过本次课学习，在能力应达到： 1）能正确联接管路、电路，并正确操作监控系统。 2）能根据过渡过程曲线的特点，对系统品质作正确的评价。 3）能用临界比例度法整定系统参数。 4）能按正确步骤投运系统。 2、作业布置 1）临界比例度法参数整定调试方法。 2）列表记录，在上述参数下求得阶跃响应的动、静态性能 指标。 3）比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？